CC BY
11
The article discusses the influence of the parameters of time-type fillers on the product weight, pneumatic system air consumption counting and selection of the equipment for weight dispersion decreasing.
Key words: time-type filler, dosing process, air consumption.
Petrov Sergey Aleksandrovich, master, sap 71 ru@,mail ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 631.243.242
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-666-670
ДРОБИЛКА БАРАБАННОГО ТИПА В ДВУХФАЗОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЫПУЧЕСТИ СЛЕЖАВШИХСЯ УДОБРЕНИЙ
А.В. Клюканов
В статье рассмотрена целесообразность использования раздельной двухфазовой технологии для восстановления сыпучести слежавшихся удобрений. Предложена новая конструкция дробилки предварительного действия как часть двухфазовой технологии. По результатам исследований определены наиболее рациональные конструктивно-режимные параметры дробилки. Даны рекомендации по возможному применению дробилки барабанного типа для разрушения других хрупких материалов.
Ключевые слова: сыпучесть, слёживаемость удобрений, восстановление сыпучести, дробилка, разрушение хрупких материалов.
Минеральное удобрение - удобрение промышленного или ископаемого происхождения, содержащие питательные элементы в минеральной форме [1]. К наиболее важным свойствам удобрений определяющих их качество в процессе хранения и транспортировки относится сыпучесть. Под сыпучестью понимается свойство минерального удобрения свободно сыпаться под воздействием гравитационных сил. При определённых внешних условиях удобрения могут слёживаться [2].
Слёживаемость - свойство минерального удобрения образовывать фазовые контакты сцепления между зёрнами до образования твёрдой монолитной массы. Такой агломерат образуется в результате остаточной влаги в товарном продукте, неоднородной и различной механической прочностью гранул, гигроскопичности. Слежавшиеся удобрения не позволяют произвести их выгрузку из транспортных емкостей, затрудняют работу устройств механического смешивания и дозирования удобрений, что нарушает непрерывную технологию их реализации и использования.
Уменьшение слёживаемости удобрений при выпуске и доставки их потребителю обеспечивается путём: введения припудривающих добавок, таких как гипс, кремнезем, каолин, хлорида магния, гидрофобизаторов в присутствии эмульгаторов, нерастворимых солей кальция; сушки продукта для разделения на мелкую и крупную фракцию; повышения статической и динамической прочности гранул; использования влагозащищенной упаковки (бумажные, полиэтиленовые мешки). Известные способы улучшают физико-механические свойства и сыпучесть удобрений, вместе с тем они не обеспечивают полной неслёживаемости. В связи с этим перед подготовкой и внесением минеральных удобрений в почву необходимо произвести восстановление сыпучести слежавшихся агломератов с использованием механического разрушения. Для реализации этого применяют специальные измельчающие устройства [3].
В серийно выпускаемых ранее и в настоящее время машинах для измельчения слежавшихся минеральных удобрений используют устройства с рабочими элементами в виде ножей, валков, цепей, фрез, в которых материал разрушается за счёт раздавливания, излома и истирания [4]. Исследования показывают, что слежавшиеся минеральные удобрения относятся к хрупким и сравнительно мягким материалам и поэтому для их измельчения целесообразно использовать устройства в которых реализуется такие способы воздействия на измельчаемый материал, как раскалывание и излом [5]. Такие способы разрушения обеспечивают высокое качество минеральных удобрений по фракционному состав.
666
Практика показывает, что ни одно из современных устройств не может измельчить продукт до монодисперсного состояния. На выходе неизбежно попадаются крупные включения, и пылевидная фракция с размером гранул менее 1 мм. Переизмельчение гранул происходит в результате нерационально и плохо управляемых разрушающих нагрузок, от свойств слежавшихся удобрений. Высокое содержание мелкой пылевидной фракции может привести к повторной слёживаемости в период хранения, к образованию сводов в бункерных емкостях, к повышению неравномерности распределения удобрений при их внесении [6,7].
Одним из резервов повышения качественной подготовки слежавшихся минеральных удобрений к использованию является предлагаемая нами двухфазовая машинная технология измельчения. Суть технологии заключается в последовательном измельчении крупных слежавшихся кусков удобрений до требуемых фракций на разных устройствах. По такой технологии устройство первой и второй фазы измельчения слежавшихся глыб удобрений настраивается на свой диапазон крупности. Это позволяет разрушать материал каждой размерной группы при щадящем воздействии, и производить отсортировку пылевидной фракции после каждой фазы измельчения. К достоинствам двухфазовой технологии также можно отнести снижение энергоёмкости переработки единицы продукции.
Сегодня операции по измельчению слежавшихся удобрений производятся на одном устройстве. Такая технологическая схема не обеспечивает требуемых показателей по качеству и энергоёмкости процесса измельчения слежавшихся удобрений. Это связано с тем, что габариты камер измельчения известных устройств не справляются с предварительным дроблением слежавшихся глыб с разными свойствами.
Дробилка предварительного действия может быть весьма перспективным техническим решением в качестве первой фазы измельчения слежавшихся минеральных удобрений. В раздельном измельчении слежавшихся материалов такие устройства во многом определяют эффективность восстановления сыпучести слежавшихся удобрений. С этой целью была разработана дробилка барабанного типа, конструкция которой приведена на рис 1., её же технические характеристики показаны в табл. 1 [8].
а б
Рис.1. Дробилка барабанного типа двухфазовой технологии восстановления сыпучести слежавшихся удобрений: а - общий вид; б - вид сбоку; 1 - станина; 2 - рама; 3 - маховик; 4 - барабан с лопастями; 5 - лоток; 6 - стойки; 7 - малая звёздочка; 8 - большая звёздочка; 9 - электрический двигатель ПМ-32М; 10 - червячный редуктор 2ЧМ-63; 11 - упругая муфта; 12 - демпферный элемент; 13 - винтовая пара; 14 - цепная передача;
15 - шарнирное соединение
Технологический процесс предложенного устройства осуществляется следующим образом. Материал, подлежащий измельчению из загрузочного бункера по лотку 5 поступает в рабочую камеру, образованную радиальными лопастями барабана 4 и участком рифленой поверхностью лотка. При взаимодействии слежавшихся удобрений с заострёнными лопастями происходит разрушение материала [9]. Разрушение слежавшегося материала лопастями барабана до желаемой крупности показано на рис. 2
На не связные части материал разрушается от раскалывающе-раздавливающего воздействия лезвия и граней лопастей. Ширина лопастей согласована с габаритными размерами
лотка. В зависимости от физико-механических свойств слежавшихся удобрений форма лопа-
стей может быть разная — прямолинейная, клиновидная, зубчатая. Каждая из шести лопастей крепятся к граням шестигранного барабана шестью болтами. Таблица 1 Технические характеристики устройства
Параметры Значение
Производительность за 1 ч основного времени, т/ч 3
Энергоёмкость переработки тонны продукции, кВтхч/т 0,25
Переизмельченная фракция, % не более 2
Барабан: Длина, мм Диаметр, мм Масса с барабана, кг Масса съемных маховиков, кг Максимальная частота вращения, об/мин Форма барабана 200 120 20 20 120 шестигранник
Измельчающие ножи: Длина, мм Толщина, мм Вылет лопастей, мм Количество лопастей, шт. 200 4 45 6
Лоток: Ширина, мм Длина, мм Толщина, мм 210 1000 16
Габаритные размеры, в мм Длина Ширина Высота 1000 900 600
Масса (со станиной), кг 250
Мощность электродвигателя, кВт 2,2
а б
Рис.2. Разрушение слежавшегося материала:: а — заостренными лопастями барабана;
б — гранями лопастей барабана
Выброс измельченного материала из зоны воздействия интенсифицируется воздушным потоком барабана и наклоном лотка. Крупные фракции направляют на доизмельчение, мелкие калибруются перфорированными отверстиями в нижней части лотка. На случай перегрузок устройства от попадания недробимого тела предусмотрен пружинный демпфер.
В зависимости от свойств измельчаемого материала и требуемого класса крупности устройство позволяет задавать: частоту вращения барабана, угол наклона лотка, форму лопастей. Оптимальный режим работы дробилки, установленный в ходе предварительных испытаний показан в табл. 2. Для увеличения пропускной способности измельчающего устройства рабочие пластины могут быть оснащены шипами или резцами, смонтированными в шахматном порядке на гранях лопастей. Дополнительные режущие элементы также позволят уменьшить и сцепление гигроскопичного материала с поверхностью лопастей.
Таблица2
Режим работы дробилки барабанного типа ^_
Форма лопастей Скорость лезвия лопастей, м/с Угол наклона лотка, град
зубчатая 0,3...0,6 37,5...42,50
При регулировке дробилки на установленные параметры и режимы работы производительность на аммиачной селитре составляет 1,62...1,87 т/ч, на карбамиде 1,8...2 т/ч, энергоёмкость переработки единицы материала не превышает для селитры — 0,21...0,24 кВт*ч/т, на карбамиде 0,14...0,19 кВт*ч/т что меньше по сравнению со штатными измельчителями.
Пылевидная фракция в измельченном продукте не превышает 2%, что соответствует агротехническим требованиям и на порядок ниже по сравнению с применяемыми измельчающими устройства. На повторное измельчение на устройствах второй фазы направляется 53...70% в зависимости от физико-механических свойств исходного продукта.
Техническая новизна устройства подтверждена патентом на полезную модель №231257 [9]. Отличительными признаками дробилки являются: многогранная форма барабана с креплением заостренных лопастей с возможностью их съема и замены, конфигурация и расположение лопастей на барабане, толкатель для подачи материала в зону воздействия. Предложенное устройство может работать, как в технологической линии по восстановлению сыпучести слежавшихся удобрений, так и как самостоятельное устройство, для измельчения хрупких материалов.
Список литературы
1. ГОСТ Р51520-99 Удобрения минеральные. Общие технические условия. Введ. 2001-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. 16 с.
2. Кореньков Д.А. Минеральные удобрения при интенсивных технологиях. М.: Росаг-ропромиздат, 1990. 192 с.
3. Кувшинников И.М. Минеральные удобрения и соли, свойства и способы их улучшения. М.: Химия, 1987. 255 с.
4. Клушанцев, Б.В. Дробилки: конструкция, расчёт, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 319 с.
5. Клюканов А.В. Исследование механических хрупких тел при испытании на сжатии // Вестник Самарского государственного университета. Естественнонаучная серия. 2006. №4(44). С. 58-65.
6. Иванов Ю.В., Нефедов В.А. Технологические процессы и средства применения минеральных удобрений. М.: Химия, 1991. 189 с.
7. Ломачинский В.А. Перспективные способы энергосбережения при переработке растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. 2004. № 7. С. 11-12.
8. Клюканов А.В. Устройство для дробления слежавшихся удобрений // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2007. №9. С. 15-16.
9. Патент РФ на изобретение №2312570, A23N 17/00. Устройство для восстановления сыпучести слежавшегося гранулированного материала / Г.М. Третьяков, В.В. Денисов, А.В. Клюканов. Заявка №2006116857/13; Заявлено 16.05.2006; Опубл. 20.12.2007; Приоритет 16.05.2006 // Изобретения. Полезные модели. 2007. №35.
Клюканов Алексей Васильевич, канд. техн. наук, доцент, kav.samara@mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
TUMBLAST CRUSHER IN TWO-PHASE TECHNOLOGY FOR THE RECOVERY OF THE BULKINESS OF CLUMPED FERTILIZERS
A.V. Klyukanov
The article considers the feasibility of using a separate two-phase technology to restore the friability of clumped fertilizers. A new design of a preliminary crusher as a part of two-phase technology is proposed. The most rational design-mode parameters of the crusher are determined according to the results of the research. Recommendations on possible application of a drum-type crusher for destruction of other brittle materials are given.
Key words: flowability, fertilizer flowability, recovery of flowability, crusher, destruction of brittle materials.
Klyukanov Alexey Vasilyevich, candidate of technical sciences, dоcent, kav.samara@mail.ru, Russia, Samara State Transport University
669
